一种实时水驻极熔喷布及其制备方法

本发明涉及一种实时水驻极熔喷布及其制备方法，属于驻极熔喷布生产。背景技术：1、当下频繁发生的沙尘及流感疫潮导致空气中气溶胶颗粒数量增加，对人民生命健康构成严重威胁，人们对高效持久的空气过滤产品需求与日俱增。熔喷布具有高孔隙率、纤维超细、孔径小等优势，驻极后带有静电荷能够捕获空气中的气溶胶颗粒，已在空气过滤领域得到应用。当前驻极工艺主要为电晕驻极和离线水驻极，其中电晕驻极后熔喷布仅携带表面静电荷，电荷量小且陷阱浅，对环境温湿度敏感而极易耗散，导致产品过滤效率下降快，加工过程中长期电晕放电所产生的大量臭氧对环境造成严重污染。水驻极设备驻极效果好、安全环保，且驻极电荷较电晕驻极更为稳定，但当下生产厂商普遍在熔喷布生产完毕后对其进行退卷再驻极，及离线水驻极，此时纤维已固结成布，水雾难以均匀穿透熔喷布，且熔喷布运行速度慢，需要更高的水压、更高的速度、更大的流量才能实现较好的纤维/水摩擦效果。但过大的水射流能量将对熔喷布结构造成破坏，水压过大难以保证驻极摩擦的均匀性；若减小水压，现有喷嘴无法保证水流的雾化均匀度，导致驻极产品不同部位过滤性能差异大。同时后期烘干处理需要消耗大量能量，离线水驻极产生的大量废水也无法有效回收利用，不利于环保，增加生产成本。因此，亟需一种新型的实时水驻极熔喷布制备设备及方法。技术实现思路1、本发明的目的是为解决现有技术中水驻极过大的水射流能量将对熔喷布结构造成破坏，现有驻极喷嘴结构导致驻极摩擦不充分，产品不同部位过滤性能差异大，同时后期烘干处理需要消耗大量能量，驻极产生大量废水也无法有效回收利用的问题。2、为达到解决上述问题的目的，本发明所采取的技术方案是提供一种实时水驻极熔喷布及其制备方法。3、本发明的第一方面，提供了一种实时水驻极熔喷布的制备方法，包括以下步骤：4、步骤1、将熔喷原料、成核剂、驻极体、熔喷助剂加入双螺杆挤出机，熔融挤出中形成样条，水冷、切粒后得到混合熔喷母粒；5、步骤2、将所得混合母粒放入熔喷喂料桶内，根据不同原料设置熔喷加工参数进行纺丝；6、步骤3、实时水驻极处理：在纤维处于高温熔融状态时进行驻极，将纯水机制备的电阻率大于15mω·cm的纯水经高压水泵输送至喷丝板下方的气动雾化喷嘴，气动雾化喷嘴同时连接气管，喷出均匀雾化的水雾；再经负压抽吸装置抽吸得到经过水雾驻极和降温冷却的实时水驻极熔喷布。7、优选地，所述的步骤1中，熔喷原料质量占比87-92％，成核剂质量占比1-8％，驻极体质量占比1-5％，熔喷助剂质量占比0-4％，熔融温度为170-250℃。8、优选地，所述的步骤2中，设置螺杆挤出机一区温度170～250℃，二区温度185～265℃，三区温度200～280℃，四区温度210～290℃，五区温度225～305℃，模头温度225～305℃，热风温度240～320℃，计量泵频率8～22hz，热风压力0.5～2mpa，输网帘频率4～15hz，卷绕频率5～16hz，接收距离15～30cm。9、优选地，所述的步骤3中，设置喷丝板与喷嘴距离为8～25cm，对热态熔喷纤维进行驻极，设置水压为1～1.5mpa，喷嘴气压为1～1.6mpa，驻极角度为25°～90°。10、优选地，所述的步骤3中，所述的气动雾化喷嘴为包括芯层与外层的双层结构，气动雾化喷嘴芯层管壁中贯通有轴向对称的四对斜向气流孔道，由注入端斜向通往喷嘴尾端，每对孔道平行排列；芯层与外壳之间设有气流通道，喷嘴内部末端设有雾化仓，在雾化仓顶部处设有进气孔，喷嘴出口为扇形，喷嘴中间开孔为椭圆形。11、优选地，所述的斜向气流孔道与芯层管壁间夹角为45°。12、优选地，所述的雾化仓具有曲面内壁，喷嘴外层开有梯形槽，喷嘴头端与喷嘴外层通过螺纹连接，接口装有橡胶垫圈，防止气体泄漏，可拆卸设计方便喷嘴内部加工与零件的检修、更换，降低使用成本。13、制备方法的技术原理如下：14、本发明熔喷在线水驻极是在纤维固结成网前进行驻极，此时纤维处于高温熔融状态，驻极水压要求低，采用传统扇形喷嘴得到的水雾压力过大，易对纤维形貌造成影响，减小水压则雾化效果差、水雾分散不匀，导致驻极时纤维/水摩擦效果差，得到的驻极纤维网过滤性能差，本发明熔喷在线水驻极扇形喷嘴能够在保障一定水压的前提下实现纯水的均匀雾化，实现水滴的均匀分散。15、本发明中的气动雾化喷嘴内水气通道尾端孔径狭窄，远小于雾化仓与纯水通道内径。高压气流通过斜向气流孔道进入纯水通道，所得水气混合物经水气通道尾端的压缩，增大射流压力，使高速运动的水气混合物进入体积更大的雾化仓时进一步雾化，其在液滴表面张力、粘性、摩擦作用力和高压差作用下发生拉扯、撕裂，雾化仓边缘气动力进一步使液滴扭曲变形，并使因湍流扰动而引起的凸出于液滴表面的部分脱离主体而分裂细化，发生射流破碎，水气混合物向更小体积转变，增强雾化效果，形成超细水雾，节约水量。16、本发明的扇形喷嘴内的低压纯水经过斜向气流孔道、气流压力、雾化仓流线形内壁的加速作用后，控制了喷出的水雾压力与均匀度在合适区间内，得到的超细水雾浓度分布均匀、水雾粒径小、雾化细度好，雾面呈线形。与熔喷纺程方向成一定夹角的超细水雾在自身动能和牵伸气流带动下从两侧同时与冷却中的熔体发生更大面积的接触摩擦，水雾与高速运动的热态纤维间极大的相对速度提高了摩擦强度，同时对结晶过程中的聚合物起加速冷却作用，有助于纤维内形成大量细小晶粒，增大纤维内部晶区与非晶区界面面积，从而提高捕获摩擦电荷的陷阱数量，使驻极效果显著；结晶过程中驻极摩擦可以使摩擦电荷更加稳定的锁在晶区内部的点缺陷(空位、间隙原子)、线缺陷(位错)和面缺陷(层错)等部位；驻极后纤维逐渐冷却，此过程中摩擦电荷进一步在热能量作用下向电荷深陷阱迁移，储存更为稳定；气流可以使用熔喷系统中的风压机剩余压力，得到的驻极熔喷布可在纤维余热及牵伸热风作用下干燥，无需额外进行烘干，一步法得到驻极熔喷布，实现了节水节能的增益效果，水雾与纤维间摩擦更为充分，驻极过程不会对纤维铺网造成干扰，保证了产品驻极的均匀度，提高了产品质量与生产效率。17、本发明的第二方面，提供了一种通过上述方法制备得到的实时水驻极熔喷布，由以下组分构成：18、19、其中，各组分百分比为质量百分比。20、优选地，所述的熔喷原料包括聚丙烯、聚乳酸、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯、聚甲醛、聚碳酸酯及聚对苯二甲酸丁二醇酯；21、成核剂包括蒙脱土、滑石粉、碳酸钙、酰肼类聚合物及乙撑双-12-羟基硬脂酰胺；酰肼类聚合物进一步优选为癸二酸二苯基二酰肼或己二酸二苯基二酰肼；22、所述驻极体包括硬脂酸钡、氮化硅、碳化硅、白云母、氧化铝、钛酸钡、钛酸钙、聚偏氟乙烯。23、所述的熔喷助剂优选为增容剂、润滑剂、扩链剂和抗老化剂中的一种或多种。24、相比现有技术，本发明具有如下有益效果：25、本发明的制备方法中，气流可以使用熔喷系统中的风压机剩余压力，得到的驻极熔喷布可在纤维余热及牵伸热风作用下干燥，无需额外进行烘干，一步法得到驻极熔喷布，实现了节水节能的增益效果，水雾与纤维间摩擦更为充分，驻极过程不会对纤维铺网造成干扰，保证了产品驻极的均匀度，提高了产品质量与生产效率。